package base.day02;

import java.util.Arrays;

/**
 * 描述：
 *      堆排序
 *      将数组和树是可以相互转换的，关系为：
 *      i位置结点的左孩子在数组中的位置是：2*i+1，右孩子在数组中的位置是：2*i+2
 *      i位置结点的父节点在数组中的位置是：(i-1) / 2
 *
 *      堆:非常重要的数据结构，可以被看做一棵完全二叉树的数组对象，具有自动调整自身的结构的特点，并且每次调整heapInsert和heapify都是只需要logN的代价（树的高度）
 *      堆在构建和修改时都会自动维护它的数据结构的稳定，拿大根堆举例：
 *      每次在往堆中添加一个元素的时候，添加的元素都会经历一个heapInsert的过程，也就是将数据往上浮到合适的位置（不大于父节点）
 *      每次如果取出大根堆中的最大的元素（根结点），会先将根结点与heapSize位置的数交换，然后将heapSize-1，
 *      并且被交换到顶点的元素会经历一个heapify的过程，也就是将数据下沉到合适的位置（直到大于孩子结点的最大值或遇到边界）。
 *
 *
 *
 *      堆排序的过程就是：先遍历数据，依次经历heapInsert的过程构建出整个数据的大根堆
 *      然后每次取出跟根结点（根结点与heapSize交换，heapSize-1），继续调整出一个新的大根堆直到整个数组有序
 * @author hl
 * @version 1.0
 * @date 2020/10/24 11:23
 */
public class Code_02_heapSort {
    public static void heapSort(int[] arr){
        if (arr == null || arr.length < 2) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            heapInsert(arr, i);
        }
        int heapSize = arr.length;
        swap(arr, 0, --heapSize);
        while(heapSize > 0) {
            heapify(arr, 0, heapSize);
            swap(arr, 0, --heapSize);
        }
    }
    //上浮调整
    public static void heapInsert(int[] arr, int index){
        while(arr[(index - 1) / 2] < arr[index]){
            swap(arr, index, (index - 1) / 2);
            index = (index - 1) / 2;
        }
    }
    //下沉调整
    public static void heapify(int[] arr, int index, int heapSize){
        int left = (2 * index + 1);
        while (left < heapSize) {
            int lagestIndex = (left + 1 < heapSize) && arr[left] < arr[left+1]?
                   left + 1 : left ;
            lagestIndex = arr[index] > arr[lagestIndex] ? index : lagestIndex;
            if (lagestIndex == index) {
                break;
            }
            swap(arr,lagestIndex,index);//lagestIndex != index
            index = lagestIndex;
            left = index * 2 + 1;
        }
    }


    public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

    // for test
    public static void comparator(int[] arr) {
        Arrays.sort(arr);
    }

    // for test
    public static int[] generateRandomArray(int maxSize, int maxValue) {
        int[] arr = new int[(int) ((maxSize + 1) * Math.random())];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) (maxValue * Math.random());
        }
        return arr;
    }

    // for test
    public static int[] copyArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return null;
        }
        int[] res = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            res[i] = arr[i];
        }
        return res;
    }

    // for test
    public static boolean isEqual(int[] arr1, int[] arr2) {
        if ((arr1 == null && arr2 != null) || (arr1 != null && arr2 == null)) {
            return false;
        }
        if (arr1 == null && arr2 == null) {
            return true;
        }
        if (arr1.length != arr2.length) {
            return false;
        }
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            if (arr1[i] != arr2[i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    // for test
    public static void printArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

    // for test
    public static void main(String[] args) {
        int testTime = 500000;
        int maxSize = 100;
        int maxValue = 100;
        boolean succeed = true;
        for (int i = 0; i < testTime; i++) {
            int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
            int[] arr2 = copyArray(arr1);
//            mergeSort(arr1);
            heapSort(arr1);
            comparator(arr2);
            if (!isEqual(arr1, arr2)) {
                succeed = false;
                printArray(arr1);
                printArray(arr2);
                break;
            }
        }
        System.out.println(succeed ? "Nice!" : "Fucking fucked!");

        int[] arr = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
        printArray(arr);
//        mergeSort(arr);
        printArray(arr);

    }
}
